[发明专利]一种碳酸锂-埃洛石纳米管及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种碳酸锂‑埃洛石纳米管及其制备方法与应用。该制备方法包括：以埃洛石纳米管和碳酸锂为原料，采用真空浸渍法，制备得到所述碳酸锂‑埃洛石纳米管。本发明将碳酸锂‑埃洛石纳米管加入到混凝土中，随着水泥水化反应的进行，碳酸锂‑埃洛石纳米管中的Li⁺会逐渐析出，Li⁺可取代浆体中的K⁺、Na⁺与硅酸盐物质发生反应，生成非膨胀性的锂硅酸凝胶，有效阻碍试样的膨胀，起到抑制试样碱骨料反应的作用；碳酸锂‑埃洛石纳米管中的CO₃^2‑将起到固化Ca²⁺的作用，在埃洛石纳米管中形成碳酸钙，使得Ca²⁺的含量降低，减少碳酸盐反应对基体的破坏；埃洛石纳米管还可以作为增强材料，提升混凝土的抗裂性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及混凝土矿物掺合料领域，尤其涉及一种碳酸锂-埃洛石纳米管及其制备方法与应用。

背景技术

碱骨料反应(简称AAR)是指混凝土原材料中的水泥、骨料、外加剂、混合料和拌合水中的碱性物质(氧化钾或者氧化钠)与骨料中碱活性矿物成分发生化学反应，生成膨胀物质(或吸水膨胀物质)，从而使混凝土在浇筑成型若干年后，内部逐渐产生自膨胀应力，造成混凝土从内向外延伸开裂的损毁现象。在我国混凝土工程中，由于碱-骨料反应造成损坏的有投巨资兴建的北京西直门立交桥，它运行不到一年就拆除了。北京三元桥工程由于碱-骨料反应破坏而重新进行了加固，其使用年限和耐久性也大打折扣。

世界各国的水工混凝土工程都有由于碱-骨料反应引起的工程破坏实例。然而，目前世界各国还没有一种能根治混凝土工程碱-骨料反应损坏的方法，唯一有效的方法就是预防。迄今国际混凝土工程界对预防碱-骨料反应损害有六种措施，其出发点为从控制碱-骨料反应物的含量(碱、活性硅、水)及提供反应空间两方面出发，分别为控制水泥碱含量、控制混凝土碱含量、使用非碱活性骨料、用火山灰质掺和料及水淬矿渣、掺用引气剂、隔绝水及空气来源。

发明内容

发明人研究发现，具有纳米尺寸的中空纤维管状埃洛石(HNT)在本领域有很好的发展潜能。埃洛石纳米管价格实惠，是一种具有中空管腔结构的纳米级多孔材料，基于其特殊管囊结构，较大的比表面积以及表面羟基赋予了它强大的吸附能力，同时埃洛石纳米管具有较大的阳离子交换容量，因此表面改性效果明显，可以嫁接具有特殊功能的物质以实现预期吸附目标。多作为催化反应的模版或纳米反应催化器，并对水中的多种污染物(重金属离子，酚类，染料等)都有很好的吸附性能。此外，埃洛石纳米管的活性及离子交换能力都较大，所以它是一种非常有发展潜力的载体，比如金属复合物的载体。

基于此，本发明的目的在于提供一种碳酸锂-埃洛石纳米管及其制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种碳酸锂-埃洛石纳米管的制备方法，其中，以埃洛石纳米管和碳酸锂为原料，采用真空浸渍法，制备得到所述碳酸锂-埃洛石纳米管。

可选地，所述以埃洛石纳米管和碳酸锂为原料，采用真空浸渍法，制备得到所述碳酸锂-埃洛石纳米管的步骤，具体包括：

制备埃洛石纳米管；

将埃洛石纳米管和碳酸锂溶液混合并超声分散后，倒入真空瓶中，将真空瓶抽真空，将抽真空后的真空瓶中混合物依次进行干燥、研磨，得到所述碳酸锂-埃洛石纳米管。

进一步可选地，所述制备埃洛石纳米管的步骤，具体包括：

按固液质量比为1：20～50将埃洛石粉体和HCl溶液混合，并超声分散30～60min，接着在60～80℃下水浴加热1～2h，将加热后的第一混合液依次进行抽滤、洗涤、干燥、研磨，得到提纯的埃洛石粉体；